JPS5921572A - セラミツクス焼結体製造用生成形体の製造方法 - Google Patents
セラミツクス焼結体製造用生成形体の製造方法Info
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- JPS5921572A JPS5921572A JP57130416A JP13041682A JPS5921572A JP S5921572 A JPS5921572 A JP S5921572A JP 57130416 A JP57130416 A JP 57130416A JP 13041682 A JP13041682 A JP 13041682A JP S5921572 A JPS5921572 A JP S5921572A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、高密度でかつ高強度のセラミックス焼結体を
製造するためのセラミックス焼結体製造用生成形体の製
造方法に関する。
製造するためのセラミックス焼結体製造用生成形体の製
造方法に関する。
従来、一般的に行なわれているセラミックス焼結体の製
造方法は、粉末原料を所望の形状の生成形体に成形し、
次いで焼結する方法である。前記粉末原料を所望の形状
の生成形体に成形する手段としては、いろいろな手段が
知られている。例えば泥’鋳込み成形、押出し成形、ろ
くろ成形、揺動成形および乾式加圧成形等の手段が知ら
れている。前述の諸成形手段は成形時の含液量によって
湿式あるいは乾式の成形手段に大別することができる。
造方法は、粉末原料を所望の形状の生成形体に成形し、
次いで焼結する方法である。前記粉末原料を所望の形状
の生成形体に成形する手段としては、いろいろな手段が
知られている。例えば泥’鋳込み成形、押出し成形、ろ
くろ成形、揺動成形および乾式加圧成形等の手段が知ら
れている。前述の諸成形手段は成形時の含液量によって
湿式あるいは乾式の成形手段に大別することができる。
このうち湿式の成形手段は成形後十分に生成形体を乾燥
させることが必要であり、乾燥による収縮を考慮しなけ
ればならないばかりでなく、乾燥中に反りや亀裂等の欠
陥を生じ易い。これに対し乾式の成形手段は寸法精度に
優れており有利な成形手段であるが、微細な粉末を使用
する場合には粉末の流動性が悪いため型の中へ均一に充
填し加圧することが困難で生成形体の嵩密度あるいは成
形時の圧力分布にバラツキが生じたり、生成形体中にブ
リッジングに起因する欠陥が生じ易い。
させることが必要であり、乾燥による収縮を考慮しなけ
ればならないばかりでなく、乾燥中に反りや亀裂等の欠
陥を生じ易い。これに対し乾式の成形手段は寸法精度に
優れており有利な成形手段であるが、微細な粉末を使用
する場合には粉末の流動性が悪いため型の中へ均一に充
填し加圧することが困難で生成形体の嵩密度あるいは成
形時の圧力分布にバラツキが生じたり、生成形体中にブ
リッジングに起因する欠陥が生じ易い。
この成形時の欠陥は焼結した後にもそのまま焼結体中に
残存し、焼結体の物性持に機械的強度を著しく低下させ
る原因となるため、従来微細な粉末原料を使用して生成
形体を成形する場合にはあらかじめ顆粒化して流動性を
向上させて使用される。
残存し、焼結体の物性持に機械的強度を著しく低下させ
る原因となるため、従来微細な粉末原料を使用して生成
形体を成形する場合にはあらかじめ顆粒化して流動性を
向上させて使用される。
ところで、前記顆粒は流動性等の取扱い性から判断する
と嵩密度が高く硬いものが好ましいが、顆粒化した原料
を加圧成形して高密度でかつ高強度の焼結体を得るには
、加圧成形時に個々の顆粒が完全に潰れ一体化した生成
形体を得ることが極めて重要であり、通常嵩密度が比較
的低く軟らかい顆粒が要求されている。なぜならば、前
記顆粒の嵩密度が高く硬いと、顆粒が潰れ難く成形時に
極めて高い成形圧を必要とし、さらに生成形体中に空孔
が残り易く、高強度の焼結体を得ることが困難になるか
らである。
と嵩密度が高く硬いものが好ましいが、顆粒化した原料
を加圧成形して高密度でかつ高強度の焼結体を得るには
、加圧成形時に個々の顆粒が完全に潰れ一体化した生成
形体を得ることが極めて重要であり、通常嵩密度が比較
的低く軟らかい顆粒が要求されている。なぜならば、前
記顆粒の嵩密度が高く硬いと、顆粒が潰れ難く成形時に
極めて高い成形圧を必要とし、さらに生成形体中に空孔
が残り易く、高強度の焼結体を得ることが困難になるか
らである。
しかしながら、余り嵩密度の低い顆粒は取扱い時に壊れ
て再粉化し易く、また成形時の圧縮比が著しく大きく、
型中に封入された空気に起因するラミネーションが発生
したり、成形に長時間を要し効率的に生成形体を製造す
ることが困難である欠点を有している。
て再粉化し易く、また成形時の圧縮比が著しく大きく、
型中に封入された空気に起因するラミネーションが発生
したり、成形に長時間を要し効率的に生成形体を製造す
ることが困難である欠点を有している。
前記諸欠点を改善する方法としては、通常成形圧力の伝
達性を良好にし成形性を改善するために潤滑剤を添加す
ることが行なわれている。
達性を良好にし成形性を改善するために潤滑剤を添加す
ることが行なわれている。
前記潤滑剤としては例えばカーボックス、ステアリン酸
ジグリコール、ステアリン酸、ステアリン酸マグネシウ
ム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、ステア
リン酸アルミニウム、鉱油と脂肪の混合物、パラフィン
エマルジョン、ワックスエマルジョン、グリセリンある
いはポリエチレンワックスが知られている。
ジグリコール、ステアリン酸、ステアリン酸マグネシウ
ム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、ステア
リン酸アルミニウム、鉱油と脂肪の混合物、パラフィン
エマルジョン、ワックスエマルジョン、グリセリンある
いはポリエチレンワックスが知られている。
その一例として、1973年10月24日に米国に出願
された特許出願第409073号に基づいて優先権主張
された特開昭50−78609号公報によればサブミク
ロン粒度の炭化珪素を加圧成形し生成形体を成形するに
際し、潤滑剤としてステアリン酸アルミニウムを添加混
合する方法が記載されている。
された特許出願第409073号に基づいて優先権主張
された特開昭50−78609号公報によればサブミク
ロン粒度の炭化珪素を加圧成形し生成形体を成形するに
際し、潤滑剤としてステアリン酸アルミニウムを添加混
合する方法が記載されている。
しかしながら、この方法によれば、ダイプレスにより5
,000psi(約351.5kg/cm2)の成形圧
力で成形される生成形体の密度は理論密度の55%に相
当する密度であり、また静水圧プレスにより30,00
0psi(約2.109kg/cm2)の成形圧力で成
形される生成形体の密度は理論密度の59%に相当する
密度であり、高い密度を有する生成形体を得るには極め
て高い成形圧力を必要とする方法である。
,000psi(約351.5kg/cm2)の成形圧
力で成形される生成形体の密度は理論密度の55%に相
当する密度であり、また静水圧プレスにより30,00
0psi(約2.109kg/cm2)の成形圧力で成
形される生成形体の密度は理論密度の59%に相当する
密度であり、高い密度を有する生成形体を得るには極め
て高い成形圧力を必要とする方法である。
前述の如く、乾式の成形手段によって成形される焼結用
セラミックス粉末は成形性に優れたものであることが重
要であり、通常潤滑剤を添加混合し顆粒化して使用され
るが、前記焼結用セラミックス粉末として極めて微細な
粉末を使用する場合には粉末相互の凝集性が強く、顆粒
化すると極めて潰れ難く、従来知られた潤滑剤ではそれ
程成形性を改善することができないという欠点があり、
極めて微細な焼結用セラミックス粉末を乾式の成形手段
によって成形し、高密度でかつ高強度の焼結体を得るこ
とは困難であった。
セラミックス粉末は成形性に優れたものであることが重
要であり、通常潤滑剤を添加混合し顆粒化して使用され
るが、前記焼結用セラミックス粉末として極めて微細な
粉末を使用する場合には粉末相互の凝集性が強く、顆粒
化すると極めて潰れ難く、従来知られた潤滑剤ではそれ
程成形性を改善することができないという欠点があり、
極めて微細な焼結用セラミックス粉末を乾式の成形手段
によって成形し、高密度でかつ高強度の焼結体を得るこ
とは困難であった。
本発明は、比較的低い成形圧力でも高い密度の生成形体
とすることのできるセラミックス焼粘体製造用生成形体
の製造方法を提供することを目的とするものである。
とすることのできるセラミックス焼粘体製造用生成形体
の製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明の要旨は、1種あるいは2種以上の成分よりなる
セラミックス微粉を主成分とする混合物を加圧成形する
セラミックス焼結体製造用生成形体の製造方法において
、前記混合物はセラミックス微粉100重量部に対し、
フッ素樹脂を0.5〜15重量部添加し均一に混合した
ものであることを特徴とするセラミックス焼結体製造用
生成形体の製造方法であって、これにより前記目的を達
成することができる。
セラミックス微粉を主成分とする混合物を加圧成形する
セラミックス焼結体製造用生成形体の製造方法において
、前記混合物はセラミックス微粉100重量部に対し、
フッ素樹脂を0.5〜15重量部添加し均一に混合した
ものであることを特徴とするセラミックス焼結体製造用
生成形体の製造方法であって、これにより前記目的を達
成することができる。
次本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、従来知られた潤滑剤の作用効果について
種々研究した結果、従来知られた潤滑剤では極めて微細
な焼結用セラミックス粉末の成形性を改善することが困
難であった原因は、次に述べるような機構によるもので
あるとの結論に到達した。すなわち、従来知られた潤滑
剤は液状、グリース状あるいは比較的軟かい半固体状で
あるため、粒子相互の接触点が著しく多い微細な粉末に
使用する場合には、粒子間に存在する潤滑剤が潤滑効果
に発揮するよりも、むしろ粒子を相互に粘着させて潤滑
作用を弱める作用が顕著になり、また本発明に使用され
る如き、極めて微細な粉末に従来の潤滑剤を混合する場
合には、一般に均一に混合することを目的として溶媒に
溶解された潤滑剤が添加混合されるため、乾燥された時
に潤滑剤が粒子を相互に固着した伏態になる。
種々研究した結果、従来知られた潤滑剤では極めて微細
な焼結用セラミックス粉末の成形性を改善することが困
難であった原因は、次に述べるような機構によるもので
あるとの結論に到達した。すなわち、従来知られた潤滑
剤は液状、グリース状あるいは比較的軟かい半固体状で
あるため、粒子相互の接触点が著しく多い微細な粉末に
使用する場合には、粒子間に存在する潤滑剤が潤滑効果
に発揮するよりも、むしろ粒子を相互に粘着させて潤滑
作用を弱める作用が顕著になり、また本発明に使用され
る如き、極めて微細な粉末に従来の潤滑剤を混合する場
合には、一般に均一に混合することを目的として溶媒に
溶解された潤滑剤が添加混合されるため、乾燥された時
に潤滑剤が粒子を相互に固着した伏態になる。
前述の如く、従来の潤滑剤を極めて微細な粉末に混合し
た場合、粒子相互の間に潤滑性を与えるよりも、むしろ
粒子を相互に粘着させたり、あるいは固着させたりする
ため、粒子相互の摩擦抵抗を軽減させることが困難で理
論密度の大きな生成形体にするためには極めて大きな成
形圧力を必要としていた。
た場合、粒子相互の間に潤滑性を与えるよりも、むしろ
粒子を相互に粘着させたり、あるいは固着させたりする
ため、粒子相互の摩擦抵抗を軽減させることが困難で理
論密度の大きな生成形体にするためには極めて大きな成
形圧力を必要としていた。
したがって、従来高密度の生成形体を得ようとすると、
極めて大きな成形圧力で成形されるため、高い成形圧力
に耐えることのできる強固な成形型を必要とするばかり
でなく、成形型の消耗が著しく、寿命が短かいという欠
点を有していた。
極めて大きな成形圧力で成形されるため、高い成形圧力
に耐えることのできる強固な成形型を必要とするばかり
でなく、成形型の消耗が著しく、寿命が短かいという欠
点を有していた。
ところで、本発明者らは焼結用原料混合物を得るための
混合手段として、従来フッ素樹脂ボールが混合媒体とし
て装入されたボールミルを使用している。しかしながら
、フッ素樹脂は極めて高価であり、しかも混合中にフッ
素樹脂ボールが磨耗して混合物中に混入するため、前記
フッ素樹脂ボールを炭化珪素焼結体製のボールに変更し
て混合処理を行なったところ、製造された混合物の成形
性がフッ素樹脂ボールを使用して製造された混合物に比
較して著しく劣化することを知見した。
混合手段として、従来フッ素樹脂ボールが混合媒体とし
て装入されたボールミルを使用している。しかしながら
、フッ素樹脂は極めて高価であり、しかも混合中にフッ
素樹脂ボールが磨耗して混合物中に混入するため、前記
フッ素樹脂ボールを炭化珪素焼結体製のボールに変更し
て混合処理を行なったところ、製造された混合物の成形
性がフッ素樹脂ボールを使用して製造された混合物に比
較して著しく劣化することを知見した。
本発明者らは、前記現象について種々研究した結果、混
合物中に混入したフッ素樹脂が成形時になんらかの影響
を及ぼしているのではないかと推察し、セラミックス微
粉にフッ素樹脂を混合し、この混合物を加圧成形したと
ころ、従来、微粉末の成形性を向上させる潤滑効果を有
するとは推測だにされなかった硬いフッ素樹脂が極めて
優れた潤滑効果を有し、しかも従来知られた潤滑剤に比
較して成形性を著しく向上させ、高密度の生成形体を容
易に製造することができるという驚くべき効果を有して
いることを知見し、この知見から本発明を完成するに至
った。
合物中に混入したフッ素樹脂が成形時になんらかの影響
を及ぼしているのではないかと推察し、セラミックス微
粉にフッ素樹脂を混合し、この混合物を加圧成形したと
ころ、従来、微粉末の成形性を向上させる潤滑効果を有
するとは推測だにされなかった硬いフッ素樹脂が極めて
優れた潤滑効果を有し、しかも従来知られた潤滑剤に比
較して成形性を著しく向上させ、高密度の生成形体を容
易に製造することができるという驚くべき効果を有して
いることを知見し、この知見から本発明を完成するに至
った。
本発明によれば、セラミックス微粉とフッ素樹脂とを混
合することによって得られる混合物は成形性に極めて優
れているため、従来得ることの困難であった極めて高密
度の生成形体を比較的低い成形圧力で容易に得ることが
できる。
合することによって得られる混合物は成形性に極めて優
れているため、従来得ることの困難であった極めて高密
度の生成形体を比較的低い成形圧力で容易に得ることが
できる。
本発明においてフッ素樹脂を混合したセラミックス微粉
の成形性は極めて優れている理由は、フッ素樹脂は極め
て硬くしかも靭性の高い樹脂であり、従来の潤滑剤のよ
うに粒子を相互に粘着させたり、固着させたりする作用
をもたず、しかも表面摩擦係数が著しく小さく粉末状で
良好な潤滑特性を有するためであると考えられる。
の成形性は極めて優れている理由は、フッ素樹脂は極め
て硬くしかも靭性の高い樹脂であり、従来の潤滑剤のよ
うに粒子を相互に粘着させたり、固着させたりする作用
をもたず、しかも表面摩擦係数が著しく小さく粉末状で
良好な潤滑特性を有するためであると考えられる。
本発明においては、1種あるいは2種以上の成分よりな
るセラミックス微粉100重量部とフッ素樹脂0.5〜
15重量部とを混合することが必要である。その理由は
、前記フッ素樹脂の混合物が0.5重量部より少ないと
、混合物は成形性に著しく劣り、生成形体を製造する際
に極めて大きな圧力を必要とするばかりでなく、生成形
体の嵩密度や成形時の圧力分布にバラツキが生じ易く、
均一で欠陥の少ない生成形体を得ることが困難であるし
、一方15重量部より多いと、生成形体中に存在するフ
ッ素樹脂量が多く生成形体の密度が低くなるため、高密
度の焼結体を得ることが困難になるからであり、なかで
も2〜10重量部であることがより好適である。
るセラミックス微粉100重量部とフッ素樹脂0.5〜
15重量部とを混合することが必要である。その理由は
、前記フッ素樹脂の混合物が0.5重量部より少ないと
、混合物は成形性に著しく劣り、生成形体を製造する際
に極めて大きな圧力を必要とするばかりでなく、生成形
体の嵩密度や成形時の圧力分布にバラツキが生じ易く、
均一で欠陥の少ない生成形体を得ることが困難であるし
、一方15重量部より多いと、生成形体中に存在するフ
ッ素樹脂量が多く生成形体の密度が低くなるため、高密
度の焼結体を得ることが困難になるからであり、なかで
も2〜10重量部であることがより好適である。
前記フッ素樹脂はポリ四フッ化エチレン、ポリ三フッ化
塩化エチレン、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン
共重合体、ポリフッ化ビニリデンのなかから選ばれる少
なくとも1種であることが好ましく、なかでもポリ四フ
ッ化エチレンが最適である。
塩化エチレン、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン
共重合体、ポリフッ化ビニリデンのなかから選ばれる少
なくとも1種であることが好ましく、なかでもポリ四フ
ッ化エチレンが最適である。
本発明において、前記フッ素樹脂は平均粒径が3μm以
下の微粉末であることが好ましい。その理由は、前記フ
ッ素樹脂の平均粒径が3μmより大きいと、混合量の割
に均一分散させることができず、潤滑剤の効果が不均一
となるし、焼結後の焼結体中に窒化を生じさせるため、
高強度の焼結体を製造することが困難になるからである
。
下の微粉末であることが好ましい。その理由は、前記フ
ッ素樹脂の平均粒径が3μmより大きいと、混合量の割
に均一分散させることができず、潤滑剤の効果が不均一
となるし、焼結後の焼結体中に窒化を生じさせるため、
高強度の焼結体を製造することが困難になるからである
。
本発明における前記セラミックス微粉としては種々のも
のが使用できるが、なかでも炭化物、窒化物、酸化物あ
るいはそれらの化合物のなかから選ばれる少なくとも1
種を主成分とするものであることが好ましく、炭化物と
しては例えば炭化珪素、炭化ホウ素、炭化アルミニウム
、炭化タングステン、炭化チタン、炭化タンタル、炭化
ジルコニウム、窒化物としては例えば窒化珪素、窒化ホ
ウ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化タンクル、
窒化ジルコニウム、酸化物としては例えばステアタイト
、フォルステライト、アルミナ、ジルコン、ベリリア、
マグネシア、ムライト、コージエライト、チタン酸アル
ミニウム、ジルコニア等を使用することができる。
のが使用できるが、なかでも炭化物、窒化物、酸化物あ
るいはそれらの化合物のなかから選ばれる少なくとも1
種を主成分とするものであることが好ましく、炭化物と
しては例えば炭化珪素、炭化ホウ素、炭化アルミニウム
、炭化タングステン、炭化チタン、炭化タンタル、炭化
ジルコニウム、窒化物としては例えば窒化珪素、窒化ホ
ウ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化タンクル、
窒化ジルコニウム、酸化物としては例えばステアタイト
、フォルステライト、アルミナ、ジルコン、ベリリア、
マグネシア、ムライト、コージエライト、チタン酸アル
ミニウム、ジルコニア等を使用することができる。
本発明において、前記セラミツクス微粉は平均粒径が2
μm以上の微粉末であることが好ましい。
μm以上の微粉末であることが好ましい。
平均粒径が2μmよりも大きいセラミックス粉末は粒子
相互の接触点が比較的少なく、従来公知の潤滑剤で十分
成形性を向上させることができるが、粉末の焼結性が劣
るため、高密度の焼結体を製造することが困難であるか
らである、 本発明における前記セラミックス微粉としては5〜10
0m2/gの比表面積を有する炭化珪素微粉と必要によ
り添加される焼結助剤とを主成分とするものが最も好適
に使用できる。
相互の接触点が比較的少なく、従来公知の潤滑剤で十分
成形性を向上させることができるが、粉末の焼結性が劣
るため、高密度の焼結体を製造することが困難であるか
らである、 本発明における前記セラミックス微粉としては5〜10
0m2/gの比表面積を有する炭化珪素微粉と必要によ
り添加される焼結助剤とを主成分とするものが最も好適
に使用できる。
前記炭化珪素微粉としてはα型結晶、β型結晶、非晶質
のなかから選ばれるいずれか1種あるいは2種以上から
なる炭化珪素微粉を使用することができる。特に高強度
の炭化珪素常圧焼結体を製造するためにはβ型結晶を主
体とする炭化珪素微粉を使用することが有利であり、な
かでもβ型結晶を80重量%以上含有する炭化珪素微粉
がより好適である。
のなかから選ばれるいずれか1種あるいは2種以上から
なる炭化珪素微粉を使用することができる。特に高強度
の炭化珪素常圧焼結体を製造するためにはβ型結晶を主
体とする炭化珪素微粉を使用することが有利であり、な
かでもβ型結晶を80重量%以上含有する炭化珪素微粉
がより好適である。
前記必要により添加される焼結助剤は通常高密化助剤あ
るいは炭素質添加剤のうちいずれか少なくとも1種であ
る。
るいは炭素質添加剤のうちいずれか少なくとも1種であ
る。
前記高密化助剤は主としてホウ素含有添加剤を使用する
ことが有利であり、その他べIJ IJウム。
ことが有利であり、その他べIJ IJウム。
アルミニウム等を陰有する添り11剤を使用することも
できる。前記ホウ素含有添mJ剤と1〜てV、L、例え
ばホウ素あるいは炭化ホウ素から選ばれる少なくとも7
種をホウ素含有量に換算1〜で炭化珪素微粉100重敗
部に対して0. /〜3,0車重4部添加することが有
利である。
できる。前記ホウ素含有添mJ剤と1〜てV、L、例え
ばホウ素あるいは炭化ホウ素から選ばれる少なくとも7
種をホウ素含有量に換算1〜で炭化珪素微粉100重敗
部に対して0. /〜3,0車重4部添加することが有
利である。
前記炭素質添加剤としては焼結開始時に炭素の状態で存
在するものであれば使用することができ、例えばフェノ
ール樹脂、コールタールピッチ、ポリフェニレン、ポリ
メチルフェニレン、カーボンブラック、アセチレンブラ
ックのなかから選ばれる少なくとも1種を固定炭素含有
域に換算して炭化珪素微粉100重量部に対して0.3
〜4.0重量部添加することが有利である。
在するものであれば使用することができ、例えばフェノ
ール樹脂、コールタールピッチ、ポリフェニレン、ポリ
メチルフェニレン、カーボンブラック、アセチレンブラ
ックのなかから選ばれる少なくとも1種を固定炭素含有
域に換算して炭化珪素微粉100重量部に対して0.3
〜4.0重量部添加することが有利である。
本発明によれば、前記セラミックス微粉とフッ素樹脂粉
末との混合物は、セラミックス微粉とフッ素樹脂粉末と
を従来公知の混合器中に装入し、機械的に混合する方法
によって得ることができるが、その他にフッ素樹脂製の
混合器あるいはフッ素樹脂よりなる混合媒体を有する混
合器中にセラミックス微粉を装入し、混合時に混合器あ
るいは混合媒体より磨耗によって生成するフッ素樹脂微
粉を混合することもできる。なお、前記混合器としてて
は例えばテフロンボールを混合媒体とするボールミル、
振動ミルあるいはアトライターを使用することが有利で
ある。
末との混合物は、セラミックス微粉とフッ素樹脂粉末と
を従来公知の混合器中に装入し、機械的に混合する方法
によって得ることができるが、その他にフッ素樹脂製の
混合器あるいはフッ素樹脂よりなる混合媒体を有する混
合器中にセラミックス微粉を装入し、混合時に混合器あ
るいは混合媒体より磨耗によって生成するフッ素樹脂微
粉を混合することもできる。なお、前記混合器としてて
は例えばテフロンボールを混合媒体とするボールミル、
振動ミルあるいはアトライターを使用することが有利で
ある。
本発明において、前記混合物は顆粒化することにより流
動性を向上させて使用される。
動性を向上させて使用される。
前記混合物は粉体嵩密度が理論密度の5〜46%に相当
する密度を有する顆粒であることが好ましい。この粉体
高密度を上記の範囲内にする理由は、前記粉体高密度が
5%より小さいと、成形時における圧縮比が著しく大き
くなるため成形が困難であるからであり、一方46%よ
り大きい場合は、比較的顆粒の粒度分布が広い場合ある
いは見掛け顆粒密度が高い場合とがあるが、前者の場合
には流動性が劣化するし、後者の場合には顆粒の圧潰強
度が著しく強くなるため成形時に潰れずにそのままの形
状で残留し焼結体中に密度の著しく低い箇所を生じさせ
る場合があるからであり、なかでも10〜40%の範囲
内がより最適である。なお、前記粉体嵩密度(powd
or bulk density)とは顆粒の一定容積
中に占めるセラミックス微粉の容積、すなわち固体、内
部空隙および外部空隙を含んだ単位容積中に占めるセラ
ミックス微粉の容積であり、前記見掛け顆粒密度(ap
parent granule density)とは
単位嵩容積中に占めるセラミックス微粉の容積のことで
あり、嵩容積というのは顆粒中に占めるセラミックス微
粉と内部空隙を含んだ容積である。
する密度を有する顆粒であることが好ましい。この粉体
高密度を上記の範囲内にする理由は、前記粉体高密度が
5%より小さいと、成形時における圧縮比が著しく大き
くなるため成形が困難であるからであり、一方46%よ
り大きい場合は、比較的顆粒の粒度分布が広い場合ある
いは見掛け顆粒密度が高い場合とがあるが、前者の場合
には流動性が劣化するし、後者の場合には顆粒の圧潰強
度が著しく強くなるため成形時に潰れずにそのままの形
状で残留し焼結体中に密度の著しく低い箇所を生じさせ
る場合があるからであり、なかでも10〜40%の範囲
内がより最適である。なお、前記粉体嵩密度(powd
or bulk density)とは顆粒の一定容積
中に占めるセラミックス微粉の容積、すなわち固体、内
部空隙および外部空隙を含んだ単位容積中に占めるセラ
ミックス微粉の容積であり、前記見掛け顆粒密度(ap
parent granule density)とは
単位嵩容積中に占めるセラミックス微粉の容積のことで
あり、嵩容積というのは顆粒中に占めるセラミックス微
粉と内部空隙を含んだ容積である。
前記混合物は平均粒径が0.02〜0.5mmの範囲内
の顆粒であることが好ましい。その理由は、顆粒の平均
粒径が0.02mmより小さいと流動性が著しく低下し
、生成形体の嵩密度や成形時の圧力分布にバラツキが生
じたり、生成形体中にブリッジングに起因する欠陥が生
じ易いし、一方0.5mmより大きいと小型で複雑な形
状の生成形体を成形することが困難であるからである。
の顆粒であることが好ましい。その理由は、顆粒の平均
粒径が0.02mmより小さいと流動性が著しく低下し
、生成形体の嵩密度や成形時の圧力分布にバラツキが生
じたり、生成形体中にブリッジングに起因する欠陥が生
じ易いし、一方0.5mmより大きいと小型で複雑な形
状の生成形体を成形することが困難であるからである。
前記混合物の顆粒化方法としては、例えばタブレット法
、直接顆粒化法、噴霧乾燥による顆粒化法あるいは噴霧
凍結し次いで凍結乾燥する顆粒化法のなかから選ばれる
いずれか1種を使用することができる。
、直接顆粒化法、噴霧乾燥による顆粒化法あるいは噴霧
凍結し次いで凍結乾燥する顆粒化法のなかから選ばれる
いずれか1種を使用することができる。
本発明によれば、前記混合物は加圧成形することによっ
て少なくとも理論密度の45%に相当する密度の生成形
体とすることが有利である。その理由は、前記密度が4
5%より低いとセラミックス微粉粒子相互の接触点が比
較的少なく、焼結時の焼成収縮を均一に進行させること
が困難で高密度の焼粘体を得難いばかりでなく、焼結体
の密度等の物性にバラツキを生ずるため高強度の焼結体
を得ることが困難になるからであり、特に高強度の焼結
体がリ要求される場合には前記密度を50%以上とする
ことが有効である。
て少なくとも理論密度の45%に相当する密度の生成形
体とすることが有利である。その理由は、前記密度が4
5%より低いとセラミックス微粉粒子相互の接触点が比
較的少なく、焼結時の焼成収縮を均一に進行させること
が困難で高密度の焼粘体を得難いばかりでなく、焼結体
の密度等の物性にバラツキを生ずるため高強度の焼結体
を得ることが困難になるからであり、特に高強度の焼結
体がリ要求される場合には前記密度を50%以上とする
ことが有効である。
本発明者らは前記混合物中におけるフッ素樹脂の配合量
(F重量部)がフッ素樹脂の平均粒径(dμm)と成形
圧(Pt/cm2)の下記関係式で示される範囲内であ
る場合に極めて高強度のセラミックス焼結体を得ること
ができることを新規に知見した。
(F重量部)がフッ素樹脂の平均粒径(dμm)と成形
圧(Pt/cm2)の下記関係式で示される範囲内であ
る場合に極めて高強度のセラミックス焼結体を得ること
ができることを新規に知見した。
F≧0.63/P(d+0.3)2+0.48なお、前
記混合物の加圧成形方法としては、例えはダイブレス成
形法あるいは静水圧成形法を使用することが有利である
。
記混合物の加圧成形方法としては、例えはダイブレス成
形法あるいは静水圧成形法を使用することが有利である
。
本発明によれば、上述の如くして製造された生成形体を
焼結炉内に装入し、焼結することによって嵩密度でかつ
高強度のセラミックス焼結体を製造することができる。
焼結炉内に装入し、焼結することによって嵩密度でかつ
高強度のセラミックス焼結体を製造することができる。
次に本発明を実施例について説明する。
実施例1
97.3重量%がβ型結晶よりなり、0.40重量%の
遊離炭素、0.17重量%の酸素を含有し、15.6m
2/gの比表面積を有する炭化珪素微粉500gと市販
の、200メツシュ炭化ホウ素粒を粉砕し、粒度分級し
て比表面積を、22.7m2/gに調整した炭化ホウ素
粉末6.59と平均粒径が210X、比表面積124m
2/gのカーボンブラック10gとの混合物よりなるセ
ラミックス微粉に対し、ベンゼン260mlと平均粒径
が0.05μmのポリ四フッ化エチレン粉末28gを添
加し、振動ミルを使用して4時間混合処理した。前記振
動ミルより重合物スラリーを振動ミルの運転を行ないな
がら排出し噴霧乾燥して、平均粒径が0.09mm、扮
体嵩密が34%(1.098/cm3)の顆粒を得た。
遊離炭素、0.17重量%の酸素を含有し、15.6m
2/gの比表面積を有する炭化珪素微粉500gと市販
の、200メツシュ炭化ホウ素粒を粉砕し、粒度分級し
て比表面積を、22.7m2/gに調整した炭化ホウ素
粉末6.59と平均粒径が210X、比表面積124m
2/gのカーボンブラック10gとの混合物よりなるセ
ラミックス微粉に対し、ベンゼン260mlと平均粒径
が0.05μmのポリ四フッ化エチレン粉末28gを添
加し、振動ミルを使用して4時間混合処理した。前記振
動ミルより重合物スラリーを振動ミルの運転を行ないな
がら排出し噴霧乾燥して、平均粒径が0.09mm、扮
体嵩密が34%(1.098/cm3)の顆粒を得た。
この顆粒から滴量を採取し.金属製押し型を用いて0.
15t/cm2の圧力で仮成形し、次に静水圧プレス機
を用いて1.8t/cm2の圧力で成形した。
15t/cm2の圧力で仮成形し、次に静水圧プレス機
を用いて1.8t/cm2の圧力で成形した。
前記成形によって得られた生成形体の密度は61%(1
.95g/cm3)であることが認められた。
.95g/cm3)であることが認められた。
前記生成形体をタンマン型焼成炉に装入し、アルゴンガ
ス気流中で焼結した。昇温速度は常温〜1650℃まで
の間は5℃/minで昇温し、1650℃にて45分間
保持した後、さらに5℃/minで昇温し最高温度21
00℃で30分間保持した。
ス気流中で焼結した。昇温速度は常温〜1650℃まで
の間は5℃/minで昇温し、1650℃にて45分間
保持した後、さらに5℃/minで昇温し最高温度21
00℃で30分間保持した。
得られた焼結体は理論密度の98.4%に相当する密度
(3.16g/cm3)を有していた。この焼結体を3
×3×30mmの棒状に加工し、最終的に2μmのダイ
ヤモンド砥粒で研磨仕上げし、スパン20mm、クロス
ヘッドスピード0.5mm/minの条件で3点曲げ強
度を測定したところ常温で76.4kg/mm2の平均
強度を有していた。前記曲げ強度を測定した試料の破断
面は第1図の走査型電子顕微鏡写真(1500倍)に示
した如く、成形時に発生する粗大な空孔等の欠陥は観察
されなかった。
(3.16g/cm3)を有していた。この焼結体を3
×3×30mmの棒状に加工し、最終的に2μmのダイ
ヤモンド砥粒で研磨仕上げし、スパン20mm、クロス
ヘッドスピード0.5mm/minの条件で3点曲げ強
度を測定したところ常温で76.4kg/mm2の平均
強度を有していた。前記曲げ強度を測定した試料の破断
面は第1図の走査型電子顕微鏡写真(1500倍)に示
した如く、成形時に発生する粗大な空孔等の欠陥は観察
されなかった。
実施例2、比較例1
実施例1と同様の配合および操作であるが、第1表に示
した如きポリ四フッ化エチレン粉末を使用し、配合量お
よび成形圧を変えて生成形体を作成し、焼結体を得た。
した如きポリ四フッ化エチレン粉末を使用し、配合量お
よび成形圧を変えて生成形体を作成し、焼結体を得た。
結果は実施例1と同様にして測定し、第1表に示した。
第1表に示した結果よりわかるように、比較例1−1の
ポリ四フッ化エチレン配合量の少ない場合には、高密度
の生成形体を得るには極めて高い成形圧が必要であるば
かりでなく、焼結体の曲げ強度も比較的低かった。一方
比較例1−2のポリ四フッ化エチレン配合量が多い場合
には比較的容易に高密度の生成形体を得ることができる
が、焼結体の高密度化が困難で高強度の焼結体を得る上
で難点があった。
ポリ四フッ化エチレン配合量の少ない場合には、高密度
の生成形体を得るには極めて高い成形圧が必要であるば
かりでなく、焼結体の曲げ強度も比較的低かった。一方
比較例1−2のポリ四フッ化エチレン配合量が多い場合
には比較的容易に高密度の生成形体を得ることができる
が、焼結体の高密度化が困難で高強度の焼結体を得る上
で難点があった。
また、同表に示した比較例1−3の結果よりわかるよう
に、平均粒径の大きなポリ四フッ化エチレン粉末を使用
した場合には添加量の割に高密度の生成形体を得ること
ができず、しかも得られた焼結体の曲り強度も低かった
。
に、平均粒径の大きなポリ四フッ化エチレン粉末を使用
した場合には添加量の割に高密度の生成形体を得ること
ができず、しかも得られた焼結体の曲り強度も低かった
。
実施例3
実施例1と同様の配合および操作であるが、炭化珪素微
粉として、96.1重量%がβ型結晶よりなり、0.4
2重量%の遊離炭素、0.20重量%の酸素を含有し、
36.8%m2/gの比表面積を有する炭化珪素微粉を
使用し、ポリ四フッ化エチレン粉末の配合量および成形
圧を第1表に示した如く変化させて生成形体を作成し、
焼結体を得た。結果は実施例1と同様にして測定し、第
1表に示した。
粉として、96.1重量%がβ型結晶よりなり、0.4
2重量%の遊離炭素、0.20重量%の酸素を含有し、
36.8%m2/gの比表面積を有する炭化珪素微粉を
使用し、ポリ四フッ化エチレン粉末の配合量および成形
圧を第1表に示した如く変化させて生成形体を作成し、
焼結体を得た。結果は実施例1と同様にして測定し、第
1表に示した。
実施例4
実施例1と同様の配合および操作であるが、第2表に示
した如きフッ素樹脂を使用して生成形体を作成し、焼結
体を得た。結果は実施例1と同様にして測定し、第2表
に示した。
した如きフッ素樹脂を使用して生成形体を作成し、焼結
体を得た。結果は実施例1と同様にして測定し、第2表
に示した。
実施例5
実施例1と同様の混合物よりなるセラミックス微粉とべ
ンゼン260mlとを直径が15〜20mmのポリ四フ
ッ化エチレン製ボールが装入されたボールミル内で30
時間混合処理した。前記ボールミルに電磁振動による振
動を与えながら混合物スラリーを排出して噴霧乾燥して
、平均粒径が0.10mm、粉体嵩密度が36%(1.
16g/cm3)の顆粒を得た。
ンゼン260mlとを直径が15〜20mmのポリ四フ
ッ化エチレン製ボールが装入されたボールミル内で30
時間混合処理した。前記ボールミルに電磁振動による振
動を与えながら混合物スラリーを排出して噴霧乾燥して
、平均粒径が0.10mm、粉体嵩密度が36%(1.
16g/cm3)の顆粒を得た。
前記顆粒中にはポリ四フッ化エチレンが4重量%含有さ
れており、その平均粒径は約0.01μmであった。
れており、その平均粒径は約0.01μmであった。
この顆粒から適量を採取して実施例1と同様の操作で生
成形体を得た。前記生成形体の密度は62%(1.98
g/cm3)であることが認められた。
成形体を得た。前記生成形体の密度は62%(1.98
g/cm3)であることが認められた。
次いで、前記生成形体を実施例1と同様の操作で焼結し
た。
た。
得られた焼結体は理論密度の99.1%に相当する密度
(3.18g/cm3)を有していた。また実施例1と
同様にして測定した3点曲げ強度は常温で、78.1k
g/mm2の平均強度を有していた。
(3.18g/cm3)を有していた。また実施例1と
同様にして測定した3点曲げ強度は常温で、78.1k
g/mm2の平均強度を有していた。
実施例6
純度が98.2重量%で比表面積が7.3m2/gの窒
化珪素粉末150gと平均粒径が0.8μmの酸化イッ
トリウム18gよりなるセラミックス微粉に対し、水1
00mlと平均粒径が0.05μmのポリ四フッ化エチ
レン粉末9gを添加し、ボールミルを使用して16時間
混合処理した。前記ボールミルに電磁振動による振動を
与えながら混合物スラリーを排出し噴霧乾燥して、平均
粒径が0.11mm、粉末高密度が31%(0.99g
/cm3)の顆粒を得た。
化珪素粉末150gと平均粒径が0.8μmの酸化イッ
トリウム18gよりなるセラミックス微粉に対し、水1
00mlと平均粒径が0.05μmのポリ四フッ化エチ
レン粉末9gを添加し、ボールミルを使用して16時間
混合処理した。前記ボールミルに電磁振動による振動を
与えながら混合物スラリーを排出し噴霧乾燥して、平均
粒径が0.11mm、粉末高密度が31%(0.99g
/cm3)の顆粒を得た。
この顆粒から適量を採取して実施例1と同様の操作で生
成形体を得た。前記生成形体の密度は60%(1.92
g/cm3)であることが認められた。
成形体を得た。前記生成形体の密度は60%(1.92
g/cm3)であることが認められた。
次いで、前記生成形体をタンマン型焼成炉に装入し、窒
素ガス気流中で焼結した。焼結は5℃/minで昇温し
、最高温度1650℃で1時間保持した。
素ガス気流中で焼結した。焼結は5℃/minで昇温し
、最高温度1650℃で1時間保持した。
得られた焼結体は理論密度の98.9%に相当する密度
(3.15g/cm3)を有していた。また実施例1と
同様にして測定した3点曲げ強度は常温で98.7kg
/mm2の平均強度を有していた。
(3.15g/cm3)を有していた。また実施例1と
同様にして測定した3点曲げ強度は常温で98.7kg
/mm2の平均強度を有していた。
実施例7
純度が99.9重量%、平均粒径が5μmのか焼α−ア
ルミナ粉末150gと平均粒径が3μmのフッ化マグネ
シウム3gよりなるセラミックス微粉に対し、カルボキ
シメチルセルロース3.1gと水100mlと平均粒径
が0.05μmのポリ四フッ化エチレン粉末5.5gを
添加し、実施例5と同様にして平均粒径が0.O9mm
、粉体嵩密度が25%(1.0g/cm3)の顆粒を得
た。
ルミナ粉末150gと平均粒径が3μmのフッ化マグネ
シウム3gよりなるセラミックス微粉に対し、カルボキ
シメチルセルロース3.1gと水100mlと平均粒径
が0.05μmのポリ四フッ化エチレン粉末5.5gを
添加し、実施例5と同様にして平均粒径が0.O9mm
、粉体嵩密度が25%(1.0g/cm3)の顆粒を得
た。
この顆粒から適量を採取して実施例1と同様の操作で生
成形体を得た。前記生成形体の密度は60%(2.39
g/cm3)であることが認められた。
成形体を得た。前記生成形体の密度は60%(2.39
g/cm3)であることが認められた。
次いで、前記生成形体をタンマン型焼成炉に装入し、1
900℃で1時間保持した。
900℃で1時間保持した。
得られた焼結体は理論密度の98.5%に相当する密度
(3.92g/cm3)を有していた。また実施例1と
同様にして測定した3点曲げ強度は常温で33.7kg
/mm2の平均強度を有していた。
(3.92g/cm3)を有していた。また実施例1と
同様にして測定した3点曲げ強度は常温で33.7kg
/mm2の平均強度を有していた。
以上述べた如く、本発明方法によれば、比較的低い成形
圧力でも高い密度の生成形体を製造することができ、こ
の生成形体を焼結することによって欠陥が少なく高密度
でかつ高強度のセラミックス焼結体を製造することがで
きる。
圧力でも高い密度の生成形体を製造することができ、こ
の生成形体を焼結することによって欠陥が少なく高密度
でかつ高強度のセラミックス焼結体を製造することがで
きる。
図は、実施例1に記載の焼結体の走査型電子顕微鏡写真
(1500倍)である。 特許出願人 揖斐川電気工業株式会社 代理人弁理士 村田 政治
(1500倍)である。 特許出願人 揖斐川電気工業株式会社 代理人弁理士 村田 政治
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、1種あるいは2種以上の成分よりなるセラミックス
微粉を主成分とする混合物を加圧成形するセラミックス
焼結体製造用生成形体の製造方法において、前記混合物
はセラミックス微粉100重量部に対し、フッ素樹脂を
0.5〜15重量部添加し均一に混合したものであるこ
とを特徴とするセラミックス焼結体製造用生成形体の製
造方法。 2、前記フッ素樹脂はポリ四フッ化エチレン、ポリ三フ
ッ化塩化エチレン、四フッ化エチレン、六フッ化プロピ
レン共重合体のなかから選ばれる少なくとも1種である
特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 3、前記フッ素樹脂は平均粒径が3μm以下の微粉末で
ある特許請求の範囲第1あるいは2項記載の製造方法。 4 前記セラミックス微粉は炭化物、窒化物、酸化物あ
るいはそれらの化合物のなかから選ばれる少なくとも1
種を主成分とする特許請求の範囲第1〜3項のいずれか
に記載の製造方法。 5、前記セラミックス微粉は平均粒径が2μm以下の微
粉末である特許請求の範囲第1〜4項のいずれかに記載
の製造方法。 6、前記セラミックス微粉は5〜100m2/gの比表
面積を有する炭化珪素微粉と必要により添加される焼結
助剤とを主成分とする特許請求の範囲第1〜5項のいず
れかに記載の製造方法。 7、前記混合物は粉体嵩密度が理論密度の5〜46%に
相当する密度を有する顆粒である特許請求の範囲第1〜
6項のいずれかに記載の製造方法。 8、前記混合物は平均粒径が0.02〜0.5mmの範
囲内の顆粒である特許請求の範囲第1〜7項のいずれか
に記載の製造方法。 9、前記混合物中におけるフッ素樹脂の配合量(F重量
部)をフッ素樹脂の平均粒径(dμm)と成形圧(Pt
/cm2)の下記関係式で示される範囲内とする特許請
求の範囲第1〜8項のいずれかに記載の製造方法。 F≧0.63/P(d+0.3)2+0.48
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57130416A JPS5921572A (ja) | 1982-07-28 | 1982-07-28 | セラミツクス焼結体製造用生成形体の製造方法 |
US06/516,760 US4485182A (en) | 1982-07-28 | 1983-07-25 | Powder composition for producing sintered ceramic |
US06/656,161 US4540677A (en) | 1982-07-28 | 1984-09-27 | Process for producing a power composition for producing sintered ceramic articles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57130416A JPS5921572A (ja) | 1982-07-28 | 1982-07-28 | セラミツクス焼結体製造用生成形体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5921572A true JPS5921572A (ja) | 1984-02-03 |
JPH0147425B2 JPH0147425B2 (ja) | 1989-10-13 |
Family
ID=15033732
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57130416A Granted JPS5921572A (ja) | 1982-07-28 | 1982-07-28 | セラミツクス焼結体製造用生成形体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5921572A (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6343336A (ja) * | 1986-08-08 | 1988-02-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1982
- 1982-07-28 JP JP57130416A patent/JPS5921572A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6343336A (ja) * | 1986-08-08 | 1988-02-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0147425B2 (ja) | 1989-10-13 |
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